138.多点电容触摸协议基本概念

在Linux多点电容触摸协议的文件介绍了多点电容触摸协议，位于Documentation/input/multitouch-protocol.txt ，多点触摸协议也简称MT协议，MT协议又分为TypeA,TypeB

• TypeA:触摸点无法区分，即使两次相同的触摸信息，也会报告，这种类型使用较少

• TypeB:硬件跟踪可以区分触摸点。两次相同的触摸数据不报告，而是缓存slot并通过对象slot更新触摸点的信息

本文只讨论TypeB协议，对于TypeAg感兴趣的朋友可以查看相关博客

触摸点的信息是通过一系列ABS_MT事件上报给Linux内核，只有ABS_MT事件用于多点触摸，ABS_MT 在文件中定义事件 include/uapi/linux/input.h 中，相关定义为

#define ABS_RESERVED  0x2e  #define ABS_MT_SLOT  0x2f /* MT slot being modified */ #define ABS_MT_TOUCH_MAJOR 0x30 /* Major axis of touching ellipse */ #define ABS_MT_TOUCH_MINOR 0x31 /* Minor axis (omit if circular) */ #define ABS_MT_WIDTH_MAJOR 0x32 /* Major axis of approaching ellipse */ #define ABS_MT_WIDTH_MINOR 0x33 /* Minor axis (omit if circular) */ #define ABS_MT_ORIENTATION 0x34 /* Ellipse orientation */ #define ABS_MT_POSITION_X 0x35 /* Center X touch position */ #define ABS_MT_POSITION_Y 0x36 /* Center Y touch position */ #define ABS_MT_TOOL_TYPE 0x37 /* Type of touching device */ #define ABS_MT_BLOB_ID  0x38 /* Group a set of packets as a blob */ #define ABS_MT_TRACKING_ID 0x39 /* Unique ID of initiated contact */ #define ABS_MT_PRESSURE  0x3a /* Pressure on contact area */ #define ABS_MT_DISTANCE  0x3b /* Contact hover distance */ #define ABS_MT_TOOL_X  0x3c /* Center X tool position */ #define ABS_MT_TOOL_Y  0x3d /* Center Y tool position */ 

• ABS_MT_SLOT：上报触点ID
• ABS_MT_TRACKING_ID：分配触点ID，用于跟踪轨迹
• ABS_MT_POSITION_X：报告触摸点X轴坐标信息
• ABS_MT_POSITION_Y：报告触摸点Y轴坐标信息
• ABS_MT_TOUCH_MAJOR：上报触摸区长轴信息(触点椭圆形)
• ABS_MT_WIDTH_MAJOR：上报触摸区短轴信息(触点椭圆形)

ABS_MT_SLOT 0    //报告触摸点序号 ABS_MT_TRACKING_ID 45  //分配触点ID ABS_MT_POSITION_X x[0]  ///报告触摸点X轴坐标信息 ABS_MT_POSITION_Y y[0]  ///报告触摸点Y轴坐标信息 ABS_MT_SLOT 1    //以下同上 ABS_MT_TRACKING_ID 46   ABS_MT_POSITION_X x[1] ABS_MT_POSITION_Y y[1] SYN_REPORT     //同步事件 

1. 使用input_mt_slot函数 上报ABS_MT_SLOT事件，即报告相应的触摸点ID,需要触摸IC提供，

2. 根据 Type B 每一个要求 SLOT 必须关联一个 ABS_MT_TRACKING_ID，通过
   修改 SLOT 关联的 ABS_MT_TRACKING_ID 来完成对触摸点的添加、替换或删除。具体的函数是 input_mt_report_slot_state，如果添加了新的触摸点，则该函数的第三个参数active 要设置为 true， linux 一个核心会自动分配 ABS_MT_TRACKING_ID 不需要用户指定具体值 ABS_MT_TRACKING_ID 值

3. 使用函数报告触摸点0的X轴坐标和Y轴坐标 input_report_abs 来完成

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4. 和第 1~4 类似的行，只是换成了报告触摸点 1 的(X,Y)坐标信息

5. 当所有触摸点坐标上传后，必须发送 SYN_REPORT 事件，使用 input_sync
   函数来完成

在编写MT驱动必须首先调用此函数的初始化slots,input_mt_init_slots()函数，原型为:

int input_mt_init_slots(struct input_dev *dev, unsigned int num_slots,unsigned int flags) 

• dev：具体输入设备

• num_slots：触摸点的数量由触摸芯片决定

• flags：接触输入设备flags信息

  #define INPUT_MT_POINTER 0x0001 /* pointer device, e.g. trackpad */触控板 #define INPUT_MT_DIRECT 0x0002 /* direct device, e.g. touchscreen */触摸屏 #define INPUT_MT_DROP_UNUSED0x0004 /* drop contacts not seen in frame */ #define INPUT_MT_TRACK 0x0008 /* use in-kernel tracking */ #define INPUT_MT_SEMI_MT 0x0010 /* semi-mt device, finger count handled manually */ 

  可以采用‘|同时设置多个操作 flags 标识

返回值：

• 成功：0

• 失败：负数

该函数用于生成ABS_MT_SLOT事件告诉核心哪个触摸点的坐标数据，即触摸点的序号

static inline void input_mt_slot(struct input_dev *dev, int slot) {            input_event(dev, EV_ABS, ABS_MT_SLOT, slot); } 

参数：

• dev ： 具体输入设备
• slot：slot对象的序号，也就是哪个触摸点

返回值：

• 成功：0
• 失败：负数

用于产生 ABS_MT_TRACKING_ID 和 ABS_MT_TOOL_TYPE事 件 ， 给触摸点分配ID,ABS_MT_TRACKING_ID 事 件 给 slot 关 联 一 个 ABS_MT_TRACKING_ID ，ABS_MT_TOOL_TYPE 事 件 指 定 触 摸 类 型 （ 是 笔 还 是 手 指 等 ）。 此 函 数 定 义 在 文 件drivers/input/input-mt.c 中，此函数原型如下所示：

bool input_mt_report_slot_state(struct input_dev *dev,
				unsigned int tool_type, bool active)

参数：

• dev ： 具体输入设备

• tool_type：触摸类型

  • MT_TOOL_FINGER：手指
  • MT_TOOL_PEN：笔
  • MT_TOOL_PALM：手掌

• active：

  • true：连续触摸，动态分配id
  • false：触摸点离开，表示触摸点无效，id为-1

Type A 和 Type B 类型都使用此函数上报触摸点坐标信息，通过 ABS_MT_POSITION_X 和ABS_MT_POSITION_Y 事 件 实 现 X 和 Y 轴 坐 标 信 息 上 报 。 此 函 数 定 义 在 文 件include/linux/input.h 中，函数原型如下所示：

static inline void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

参数：

• dev： MT 设备对应的 input_dev。

• code：要上报的是什么数据，可以设置为 ABS_MT_POSITION_X 或ABS_MT_POSITION_Y，也就是 X 轴或者 Y 轴坐标数据。

• value： 具体的 X 轴或 Y 轴坐标数据值

drivers/input/touchscreen/ili210x.c

static void ili210x_report_events(struct input_dev *input,
const struct touchdata *touchdata)
{
    
    
	int i;
	bool touch;
	unsigned int x, y;
	const struct finger *finger;

	for (i = 0; i < MAX_TOUCHES; i++) {
    
    
		input_mt_slot(input, i);

		finger = &touchdata->finger[i];

		touch = touchdata->status & (1 << i);
		input_mt_report_slot_state(input, MT_TOOL_FINGER, touch);
		if (touch) {
    
    
			x = finger->x_low | (finger->x_high << 8);
			y = finger->y_low | (finger->y_high << 8);

			input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_X, x);
			input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_Y, y);
		}
	}

	input_mt_report_pointer_emulation(input, false);
	input_sync(input);
 }

使用 for 循环实现上报所有的触摸点坐标，调用 input_mt_slot 函数上 报 ABS_MT_SLOT 事 件 。 用input_mt_report_slot_state 函 数 上 报ABS_MT_TRACKING_ID 事件，也就是给 SLOT 关联一个ABS_MT_TRACKING_ID。使用 input_report_abs 函数上报触摸点对应的(X,Y)坐标值。使用 input_sync 函数上报 SYN_REPORT 事件

主要用到以下知识点

①、多点电容触摸芯片的接口，一般都为 I2C 接口，因此驱动主框架肯定是 I2C。
②、 linux 里面一般都是通过中断来上报触摸点坐标信息，因此需要用到中断框架。
③、多点电容触摸属于 input 子系统，因此还要用到 input 子系统框架。
④、在中断处理程序中按照 linux 的 MT 协议上报坐标信息

根据上面的分析，多点电容触摸驱动的框架编写以及步骤为：

 /* 传统匹配表 */
static const struct i2c_device_id xxx_ts_id[] = {
    
    
 	{
    
     "xxx", 0, },
 	{
    
     /* sentinel */ }
 };

/* 设备树匹配表 */
 static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
    
    
	{
    
     .compatible = "xxx", },
	 {
    
     /* sentinel */ }
 };

/* i2c设备驱动*/
static struct i2c_driver ft5x06_ts_driver = {
    
    
	.driver = {
    
    
	.owner = THIS_MODULE,
	.name = "xxx",
	.of_match_table = of_match_ptr(xxx_of_match),
},
    .id_table = xxx_ts_id,
	.probe = yyy_probe,
	.remove = zzz_remove,
};
/* 模块入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{
    
    
	int ret = 0;
	
	ret = i2c_add_driver(&xxx_ts_driver);

	return ret;
}

初始化触摸芯片，外部中断，input子系统

static int yyy_probe(struct i2c_client *client, const struct
i2c_device_id *id)
{
    
    
	struct input_dev *input;
	//初始化触摸芯片，iic配置相关寄存器
	...
	//申请中断
	devm_request_threaded_irq(&client->dev, client->irq, NULL,
	zzz_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT,
	client->name, &XXX);
	
	//分配外部输入设备并初步初始化
	input = devm_input_allocate_device(&client->dev);
	
	ts->input_dev->name = "Goodix Capacitive TouchScreen";
	ts->input_dev->phys = "input/ts";
	ts->input_dev->id.bustype = BUS_I2C;
    input->dev.parent = &client->dev;
	
	//配置输入设备的事件类型
	/* 4，初始化 input 和 MT */
    //config
	__set_bit(EV_ABS, input->evbit);
	__set_bit(BTN_TOUCH, input->keybit);

    //单指触摸
	input_set_abs_params(input, ABS_X, 0, width, 0, 0);
	input_set_abs_params(input, ABS_Y, 0, height, 0, 0);
    //多指触摸
	input_set_abs_params(input, ABS_MT_POSITION_X,0, width, 0, 0);
	input_set_abs_params(input, ABS_MT_POSITION_Y,0, height, 0, 0);
	input_mt_init_slots(input, MAX_SUPPORT_POINTS,INPUT_MT_DIRECT);
	
	//初始化所有触摸点slot对象
	input_mt_init_slots(input, MAX_SUPPORT_POINTS, 0);
	
	//注册输入设备
	input_register_device(input);
	...
}

• 设置 input_dev 需要上报的事件为 EV_ABS 和 BTN_TOUCH，因为多点电容屏的触摸坐标为绝对值，因此需要上报 EV_ABS 事件。触摸屏有按下和抬起之分，因此需要上报 BTN_TOUCH 按键。

• 调用 input_set_abs_params 函数设置 EV_ABS 事件需要上报 ABS_X、ABS_Y、
  ABS_MT_POSITION_X 和 ABS_MT_POSITION_Y。单点触摸需要上报 ABS_X 和 ABS_Y，对于多点触摸需要上报 ABS_MT_POSITION_X 和 ABS_MT_POSITION_Y

• 使用“devm_”前缀的函数申请到的资源可以由系统自动释放，不需要我们手动处理

在中断服务程序中上报读取到的坐标信息

static irqreturn_t xxx_handler(int irq, void *dev_id)
{
    
    

	int num; /* 触摸点数量 */
	int x[n], y[n]; /* 保存坐标值 */

	/* 1、从触摸芯片获取各个触摸点坐标值 */
	......

	/* 2、上报每一个触摸点坐标 */
	for (i = 0; i < num; i++) {
    
    
		input_mt_slot(input, id);
		input_mt_report_slot_state(input, MT_TOOL_FINGER, true);
		input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_X, x[i]);
		input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_Y, y[i]);
	}
	......
	
	input_sync(input);
	......

	return IRQ_HANDLED;
 }

• 进入中断处理程序之后先从触摸IC中读取触摸坐标以及触摸点数量，假设触摸点数量保存到 num 变量，触摸点坐标存放到 x， y 数组里面。

• 循环上报某一个触摸点的信息，按照typeB类型的时序进行上报

• 每一轮触摸点坐标上报完毕以后就调用一次 input_sync 函数发送一个
  SYN_REPORT 事件

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